Ostatnia bitwa o tylną stronę BC-TOPCon: Utrzymać dolny SiOx w stanie zamrożonym, strefować warstwę środkową za pomocą AlOx/SiOx
Spis treści
Wprowadzenie produktu
„Stary Zhang, ten artykuł o 26,34% z przednim palcem n i pełnym kontaktem tylnym p w podwójnej warstwie — następny krok to ukształtowanie tylnego palca p w pasek, i to jest prawdziwy BC. Ale pod palcem p, ta środkowa warstwa SiOx: trzymamy się czystego SiOx z 26,66, czy zamieniamy na AlOx/SiOx, żeby pożyczyć efekt polowy?” To pytanie pojawiło się dziś rano, zaraz po tym, jak wrzuciłem artykuł o 26,34% na czat grupowy linii produkcyjnej, i chłopaki z projektu BC zaczęli to drążyć.
W prawdziwym BC-TOPCon dolny SiOx — ten, który tworzy pasywujące mikrootwory — nie może być ruszany. Ale „środkowa warstwa SiOx”, której pierwotnym zadaniem było blokowanie Ag i pocienianie warstwy zatrzymującej, może być strefowana, gdy palce p staną się zlokalizowane. Obszary bezkontaktowe przechodzą na AlOx/SiOx, aby pożyczyć efekt polowy. Obszary kontaktowe, dokładnie pod pastą, zachowują czysty SiOx, aby powstrzymać dyfuzję B przed eksplozją. Ta jedna zamiana to największy kawałek, jaki można zjeść na tylnej stronie w ramach skoku o 1,3% abs z 26,34% do 27,6%+.
Parametry techniczne
Po pierwsze, dwa benchmarki BC powyżej 27% na stole
Zheng, Z. i in. Maksymalizacja ekstrakcji nośników w hybrydowych krzemowych ogniwach słonecznych z tylnym kontaktem. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026- (Pekiński Uniwersytet Technologiczny + Golden Stone Energy, certyfikowane 27,62%)
LONGi HIBC, 28,13%, ISFH CalTeC kwiecień 2026 (LONGi HIBC 2.0, ścieżka HPBC, świeżo ustanowiony rekord). Zbudowany na HIBC 1.0 (Wang G. i in., Nature 647, 369–374, 2025, DOI:10.1038/s41586-025-09681-w, 27,81%) iterowany z iPET + LIC; artykuł w przygotowaniu, certyfikacja na oficjalnej stronie LONGi.
| Metryka | JinKo 26,66% (dwustronny n-TOPCon) | BJUT + Golden Stone 27,62% (HBC) | LONGi HIBC 28,13% |
|---|---|---|---|
| Struktura | Przód bor + tył n-TOPCon pełny kontakt podwójna warstwa | Przód a-SiOx + tył p/n przeplatany (HBC) | Przód HJT-P + tył TOPCon-N palec (HIBC) |
| Voc (mV) | 744.6 | 740 | — |
| Jsc (mA/cm²) | ~41,2 szac. | 42.54 | — |
| FF (%) | 85.57 | 87.73 | — |
| Kluczowy ruch | Dwuczwartościowa warstwa SiOx/poly + blokowanie Ag | Gradientowa domieszkowana B a-Si + domieszkowana O a-SiOx pasywacja przednia | Bipolarna pasywacja hybrydowa (strona P a-Si:H + strona N poly) |
Zwróć uwagę na FF wynoszący 87,73%. 26,66% osiąga tylko 85,57%. Ta 2% absolutna różnica FF to nie jest coś, co sama "dwuczwartościowa warstwa tylna" może nadrobić. Wynika ona z optymalizacji geometrii palców tylnych, bezzacieniowania siatki przedniej oraz obniżenia rekombinacji kontaktowej do poziomu 400-500 fA/cm² (więcej poniżej).
Zalety techniczne
Jak zmienia się dwuczwartościowa warstwa SiOx/poly, gdy palce p są zlokalizowane
Zarówno "dwuczwartościowe warstwy" 26,66%, jak i 26,34% to tylne strony z pełnym kontaktem — poly pokrywa całą tylną powierzchnię, a środkowy SiOx tworzy jedną ciągłą warstwę. Gdy prawdziwy BC sprawi, że zarówno tylne-n, jak i tylne-p palce przyjmą kształt palców, stos przechodzi z "całkowitego" na "naprzemienny", a te dwie logiki muszą zostać na nowo rozdzielone.
Dolny SiOx (~1,x nm, miejsce tunelowania) — nigdy się nie zmienia.
To jest rodzimy teren tego artykułu o pasywacji przez pinhole Das Solar. Tworzy on pinhole zawierające tlen rzędu 10¹² cm⁻², a obniżenie J₀ do 2-4 fA/cm² opiera się na tym.
W BC dolny SiOx pod palcem p styka się z poly domieszkowanym B, a nie P. B ma wyższe Dit na interfejsie Si/SiO₂, a segregacja B niszczy stechiometrię SiOx. Dlatego dolny SiOx po stronie palca p powinien być nieco grubszy niż po stronie palca n (+0,2-0,3 nm), z wygrzewaniem wstępnym w 1050°C w celu aktywacji B i podniesienia krystaliczności do 98% (wartość bazowa podana w artykule o 26,34%).
Środkowy SiOx (pierwotnie 1,5 nm, miejsce blokowania Ag) — w BC materiał może być strefowany.
To jest kluczowa zmienna. Środkowy w 26,66/26,34 to czysty termiczny SiO₂, o jednej funkcji (blokowanie Ag + pocienienie warstwy zatrzymującej). W strukturze naprzemiennej BC obszar palca p napotyka dwa nowe problemy, z którymi pełny kontakt nigdy nie musiał się mierzyć.
Problem A: Strona p-TOPCon jest naturalnie słaba pod względem efektu polowego. Ładunek stały od B na interfejsie Si/SiO₂ jest dodatni (przeciwnie do strony n+). Czysty SiOx nie zapewnia pasywacji polowej po stronie p, więc trzeba pożyczyć ładunek ujemny z zewnętrznego stosu AlOx.
Problem B: Rekombinacja na kontakcie metalicznym J₀,metal pod palcem p jest sufitem wydajności BC. Dzisiejszy BC bez srebra osiąga J₀,metal dla kontaktu Al ~2400-2500 fA/cm², co odpowiada wydajności ~25,9%. Aby zbliżyć się do poziomu 26,8% systemu Ag, trzeba zbić J₀,metal poniżej 400-500 fA/cm².
Czysty SiOx w warstwie środkowej nie poradzi sobie z A. Zamiana całości na AlOx/SiOx to wejście na kolejną minę.
AlOx/SiOx jako warstwa tunelowa to pułapka, ale jako warstwa środkowa może być cukierkiem
W literaturze mieszają się dwa scenariusze, które trzeba wyraźnie rozdzielić.
Scenariusz 1: AlOx bezpośrednio zastępuje dolny SiOx jako warstwę tunelową. Praca Kaura (Solar Energy Materials 2021) jest tu przestrogą:
AlOx oraz dwuwarstwy AlOx/SiOx jako warstwy tunelowe pasywują gorzej niż czysty SiOx.
Mechanizm: AlOx/SiOx wyraźnie wzmacnia dyfuzję B i tłumi dyfuzję P. B gromadzi się w „zbiorniku” w obszarze AlOx, a następnie wnika do c-Si — podwójny cios: rekombinacja Augera plus defekty par B-O.
Co więcej, Al dyfunduje z AlOx do c-Si, tworząc poziomy głębokie, więc rekombinacja SRH również rośnie.
Dlatego dolnego SiOx absolutnie nie można zastąpić AlOx — to jest zasadniczy powód, dla którego bazowe wyniki 26,66/26,34 nie ruszają się, i dokładnie dlatego LONGi HIBC stosuje „stronę P z a-Si:H (logika HJT), stronę N z poly (logika TOPCon)”. Strona P po prostu omija układ SiOx/poly i idzie amorficzną ścieżką HJT z wodorem, aby uniknąć pułapki B-SiOx.
Scenariusz 2: AlOx/SiOx znajduje się w pozycji „środkowej” (bez tunelowania, tylko efekt pola + blokowanie Ag). To zagranie wyłącznie dla BC:
Dolny SiOx (1.x nm) pozostaje czystym termicznym SiO₂, tworzy pasywujące pinhole.
Powyżej wewnętrznego poly (p+, wysoka krystaliczność), poniżej zewnętrznego poly (p++, silnie domieszkowanego do metalizacji) znajduje się czysty SiOx środkowy (1-1,5 nm).
W obszarach bezkontaktowych (między palcami oraz wewnątrz palców z dala od pasty) warstwa środkowa zmienia się na ultracienki stos AlOx (2-4 nm) / SiOx (1 nm). Ujemny ładunek stały AlOx ~10¹²-10¹³ cm⁻² nadaje palcowi p efekt pola i obniża Dit po stronie p-TOPCon.
W obszarach kontaktowych (pod otworem pasty) warstwa środkowa pozostaje czystym SiOx — aby powstrzymać AlOx przed eksplozją dyfuzji B podczas wypalania (pasta Ag wypala się w 700-800°C, a AlOx staje się niestabilny powyżej 550°C, gdy Si-H dysocjuje).
Nie ma jeszcze publicznych danych o przekroju BC dla tego "strefowanego środka", ale łańcuch logiczny się trzyma. a-SiOx:H/AlOx:H o grubości 6nm/12nm na pasywacji przedniej powierzchni typu n już osiąga τeff 5,1 ms bez wygrzewania, co oznacza, że AlOx nie stykający się bezpośrednio z c-Si (z a-SiOx lub SiOx pomiędzy) pozwala na współdziałanie efektu pola i pasywacji chemicznej. Obszar niekontaktowy p-palca BC to dokładnie ten przypadek: dolny SiOx oddziela c-Si, środkowy AlOx/SiOx oddziela wewnętrzny polikrzem, AlOx nigdy nie styka się z c-Si, a ścieżka dyfuzji B jest zablokowana przez dwie bariery, dolny SiOx plus wewnętrzny polikrzem — znacznie bezpieczniejsze niż AlOx jako bezpośrednia warstwa tunelowa.
Zastosowanie produktu
Trzy działania wspierające lokalizację p-palca (przyrost z 26,34 do 27,6)
| Działanie | Wartość bazowa 26,34% | Przyrost lokalizacji p-palca BC | Rozwiązane wąskie gardło |
|---|---|---|---|
| Dolny SiOx | Pełny kontakt 1,8 nm (strona p-TOPCon) | 1,8→2,0 nm pod p-palcem (przeciw przypinaniu B), 1,3-1,5 nm pod n-palcem | Segregacja B niszczy SiOx |
| Środkowy SiOx | Czysty SiOx 1 nm (in-situ) | Strefowo: niekontaktowy AlOx(3nm)/SiOx(1nm), kontaktowy czysty SiOx 1 nm | Słaby efekt pola po stronie p |
| Zewnętrzny polikrzem | 90 nm p++, pasta z metalami alkalicznymi | Otwarcie laserowe LCO pod p-palcem, otwiera tylko AlOx/SiNx bez uszkadzania polikrzemu/SiOx (iVoc potwierdzone jako stabilne) | J₀,metal 2400→400 |
| Wygrzewanie | Wstępne wygrzewanie 1050°C, 98% krystaliczności | To samo, ale okno współwygrzewania p/n palca musi być kompromisem — strona P 880-920, strona B 1050, podział przy ~950-980°C długie wygrzewanie | Konflikt budżetu termicznego |
| Metalizacja | Pasta Ag z metalami alkalicznymi (4% wag. Na₂O/K₂O) | Kontakt Al bez srebra lub pasta mieszana Ag-Al, wypalanie p-palca 700°C J₀,metal ~2400, n-palec ~2500 w tych samych warunkach | Bez srebra + obniżenie J₀,metal do 400 |
Te dane BC bez srebra mają znaczenie: po LCO (laserowe otwarcie kontaktów) iVoc ledwo spada, a Raman nie pokazuje sygnału amorficznego, co dowodzi, że „otwarcie okna bez zniszczenia pasywacji poly/SiOx” jest wykonalne — to fundament procesowy dla „zachowania czystego SiOx w środku w obszarach kontaktu + okno pasty LCO” pod p-palcem BC. Ale J₀,metal 2400 fA/cm² przekłada się tylko na 25,9% wydajności. Ta 0,9% absolutnej luki do systemu Ag 26,8% jest w całości pochłaniana przez rekombinację kontaktową. Wąskim gardłem następnego skoku nie jest warstwa pasywacyjna, lecz metalizacja.
Więc o co tak naprawdę walczy tylna strona w tym ostatnim skoku do 27%
Ustawmy wszystkie cztery generacje — Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13:
Generacja 25,4%: tylna strona walczyła o „charakter pinhole” dolnego SiOx (pasywacja vs rekombinacja), dwustopniowe utlenianie LPCVD rosnące pinhole pasywacyjne klasy 10¹².
Generacja 26,66%: tylna strona walczyła o dwuwarstwowy SiOx/poly + blok Ag ze środkowego SiOx + laserowe pocienianie, rozwiązując degradację metalizacji i absorpcję pasożytniczą.
Generacja 26,34%: tylny p-TOPCon pełnokontaktowy dwuwarstwowy + pasta z metalami alkalicznymi + wstępne wyżarzanie 1050°C, podgryzając segregację B po stronie p i metalizację.
Generacja 27,6%+ (BC): tylne p/n naprzemienne, dolny SiOx dostrojony polaryzacją (strona p 2,0 / strona n 1,3) + strefowany środek (niekontaktowy AlOx/SiOx dla efektu pola, kontaktowy czysty SiOx) + otwarcie LCO bez szkody dla pasywacji + metalizacja bez srebra/niskosrebrowa dociskająca J₀,metal do 400.
Jeden kontrintuicyjny wniosek: powyżej 27%, w tylnej stronie „kombinacja efektu pola + dwuwarstwy”, AlOx nie może trafić na dół (miejsce tunelowania rozsadza dyfuzję B), tylko w środkowy obszar niekontaktowy. To największa różnica względem ery PERC „AlOx bezpośrednio na c-Si, by pożyczyć ładunek ujemny”. Struktura BC przypadkiem daje ci przestrzeń na „strefowany środek” (naprzemienna geometria sama wnosi strefowanie). Pełnokontaktowy TOPCon po prostu nie może tego zagrać. To także wyjaśnia, dlaczego 26,66/26,34 nigdy nie umieściły AlOx w środku — są pełnokontaktowe, środek musi pełnić podwójną rolę warstwy zatrzymującej + bloku Ag, a czysty SiOx jest bezpieczniejszy.
Co linia pilotażowa BC może wypróbować najpierw
Przesuń dolny SiOx pod p-palcem z 1,5 do 1,8-2,0 nm — dodaj 30-50% czasu LPCVD O₂ w 620°C, najpierw sprawdź profil ECV segregacji B.
Uruchom próbki środkowe „dwóch wyborów”: Grupa A czysty SiOx 1,5 nm (baza 26,66), Grupa B niekontaktowy ALD AlOx 3nm / SiOx 1nm plus kontaktowy czysty SiOx 1,5 nm (dobierz właściwe wyrównanie okna LCO).
Dostroić laser LCO, aby uwzględnić AlOx — AlOx jest bardziej wrażliwy na 355 nm niż SiOx, więc receptura głębokiego UV z fotonem 4,8 eV „otwierać tylko SiNx/AlOx bez uszkadzania poly/SiOx” wymaga ponownej kalibracji osobno dla dawek strony B i strony N.
Przełączyć metalizację na pastę mieszaną Ag-Al lub czysty Al, zablokować wypalanie na 700°C — bazowe n/p J₀,metal 2400-2500 wymaga jednoczesnego dostrojenia szkła frytowego + atmosfery wypalania + gęstości wzoru kontaktowego, aby osiągnąć 400-500.
Otwarte pytania dla zespołu metalizacji BC
Wykonalność produkcyjna „strefowanego środka” pod palcem p — czy ALD AlOx tylko na obszarze bezkontaktowym wymaga maski, czy nanosi się na całej powierzchni i pozwala laserowi LCO usunąć AlOx z obszaru kontaktu? Pierwsze dodaje krok maskowania (BC jest już wystarczająco złożone), drugie ryzykuje, że laser LCO przemiecie stos AlOx/SiOx i uszkodzi dolne pinhole pasywujące SiOx (tylko przemiatanie AlOx/SiNx zostało zweryfikowane jako nieuszkadzające poly/SiOx; stos AlOx/SiOx nie).
Ponadto 27,62% Golden Stone wykorzystało „gradientowe a-Si domieszkowane B + przednią pasywację a-SiOx domieszkowaną O”, ze stroną P opartą na logice HJT, a nie TOPCon. Czy HIBC (strona P HJT + strona N TOPCon) osiągnie 28% szybciej niż pełny TOPCon BC (zarówno palec p, jak i palec n poly/SiOx)? Linia 28,13% LONGi wygląda, jakby HIBC wygrał, ale prostota urządzenia pełnego TOPCon BC (poly po obu stronach N i P, wspólny wyżarzanie) może wygrać pod względem długoterminowego kosztu. Te dwie podścieżki BC zderzą się wkrótce w kompromisie „sufit pasywacji vs złożoność procesu”.
Cztery artykuły jeden po drugim (Das 25,4 → JinKo 26,66 → JinKo 26,34 → Golden Stone 27,62 / LONGi 28,13), a trójgeneracyjna logika tylnej strony TOPCon od 25%→26%→27%+ jest kompletna: pasywujące pinhole → dwuwarstwowy blok Ag + pocienianie → przeplot BC + strefowany środek + kombinacja efektu polowego.
Opinia Ooitech
Pomysł strefowanego środka jest sprytny, ale szczerze mówiąc trudniejsza walka toczy się na linii, a nie na desce kreślarskiej. Zepchnięcie J₀,metal z 2400 w stronę 400 oznacza, że dawkowanie lasera LCO, fryta pasty i profil wypalania muszą utrzymywać tolerancję na każdym palcu, wafer po waferze — a to problem powtarzalności linii modułowej w takim samym stopniu jak fizyki ogniwa. Niezależnie od tego, czy branża najpierw postawi na pełny TOPCon BC, czy HIBC, okno procesowe i tak się zwęża, więc metrologia i kontrola termiczna stosu tylnej strony stają się prawdziwymi strażnikami. Osoby budujące lub modernizujące linie produkcyjne modułów mogą wiele z tych kompromisów dotyczących wypalania i laminacji znaleźć na kanale YouTube Ooitech pod www.youtube.com/ooitech.
